Motores de máquinas agrícolas: Eletrônicos, novas tecnologias e combustíveis

Transcrição

1 I SIMAP Simpósio Mato-Grossense de mecanização agrícola 24 e 25 de maio de 2018 Motores de máquinas agrícolas: Eletrônicos, novas tecnologias e combustíveis José Fernando Schlosser NEMA - UFSM

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3 01/06/2018 3

4 Motores para uso agrícola Réussir, /68

5 Características dos motores Uso de Diesel como combustível (século XIX) Potência obtida a regime baixo de rotação Torque elevado em médias rotações Ambiente de funcionamento agressivo (pó, temperaturas, carga elevada e variável) Séries curtas de fabricação (famílias) Restrição para emissões de poluentes (normas) Potência específica entre 11 e 20 kw/litro Bloco estrutural, largura reduzida (raio de giro) Volume entre 0,9 e 1,4 litros/cilindros

6 Funcionamento do motor Diesel Dante Giacosa, 1986

7 Ponto de injeção: 1) Variável com o regime de rotações 2) Injeção eletrônica Desafios: 1) Melhorar eficiência termodinâmica 2) Diminuir o consumo 3) Diminuir emissões Dante Giacosa, 1986

8 Cruzamento das válvulas: 1) Favorece o enchimento dos cilindros Maior potência em altas rotações 2) Desfavorece o torque em baixas rotações Cemagref, 1996 Fim do comando de válvulas: Eletrônica

9 Ruído (kw) Torque (N.m) Potência (kw) Motor sobre alimentado por turbo compressor 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 6% 363,93 N.m (31,7%) 50, Rotações do motor (rpm) Sem Turbo Com Turbo Com Turbo + Conf. Bomba Um motor com turbo compressor, com pressão de admissão de 1.6 bar, pode obter um incremento de potência de 15% em relação a aspiração natural (MÁRQUEZ, 2006). Depois da adição do turbo e do serviço realizado na bomba, Sims et al. (1990) encontrou um aumento de 22,2% de potência. Farias, M.S de, ,00 70,00 60,00 50,00 40,00 1,26% 30,00 20, ,53 kw (32,9%) Rotações do motor (rpm) Sem Turbo Com Turbo Com Turbo + Conf. Bomba 102,00 98,00 94,00 90,00 86,00 82,00 78,00 74,00 70, Rotações do motor (rpm) Sem Turbo Com Turbo Com Turbo + Conf. Bomba

10 Commom rail Fiat inventa em 1985 e encarrega Bosch desenvolve. Primeiro nos automóveis, após em motores Diesel. É um sistema de injeção à alta pressão, com injeção controlada eletronicamente nos bicos. Flauta armazena pressão (próximo aos 1500 bar) Vantagens: Pressão de injeção independe do regime de giro e da vazão de injeção.

11 Massey Ferguson, 2010

12 Márquez, L Relação Potência x Rotação

13 Relação Potência x volume Márquez, L Downsizing: Forma de reduzir consumo e emissões Aumento da potência específica

14 Lll Famílias de motores

15 Másquemaquinas. 2018

16 Sistemas de controle de emissões 16/68

17 EGR Exhaust Gas Recirculation Renius, 2010 DPF Filtro de partículas

18 SCR Selective Catalytic Reduction

19 RESOLUÇÃO No 433, DE 13 DE JULHO DE 2011 Publicada no DOU nº 134, de 14/07/2011, pág. 69 (Complementa a Resolução nº 297, de 2002). Dispõe sobre a inclusão no Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores - PROCONVE e estabelece limites máximos de emissão de ruídos para máquinas agrícolas e rodoviárias novas. A partir de 1º de janeiro de 2017, todos os motores destinados as maquinas agrícolas novas, em produção ou importados, com potência igual ou maior de 75 kw, devem atender aos limites da fase MAR-I de acordo com a Tabela I do Anexo A desta Resolução.

20 Emissões (ISO ) Potência (kw) Modelo (potência(kw)) CO (g/kwh) HC + NOx (g/kwh) Limite de CO Limite de HC + NOx 130 a 560 JCB Fastrac 3230Xtra (164) 0,02 2,21 3,5 4 New Holland T7.210 (121) 0,51 2,01 75 a 130 Case IH MXU 125 (92) 0,95 6, John Deere 6110RC (81) 0,02 3,02 Massey Ferguson 3635 (59) 2,42 5,33 37 a 75 Case Quantum 75C (57) 1,04 4,95 5 4,7 John Deere 5090G (66) 0,92 5,81 19 a 37 BCS VALIANT 500 AR (35) 1,16 8,19 5,5 7,5

21 Gases poluentes do motor Três condições (lubrificante, S10 e S500) 01/06/2018 Avaliações Massey Ferguson 21

22 01/06/2018 Avaliações Massey Ferguson 22

23 Gases poluentes do motor Dois combustíveis: - Óleo Diesel S10 - Óleo Diesel S500 Gases poluentes: - Opacidade (Valor k) - CO - CO2 - HC - NOx A partir de 1 jan. 2017, todos os motores destinados às máquinas agrícolas novas, em produção e/ou importadas, com potência 75 kw devem atender os limites da fase MAR-I. Oito pontos de medição (Norma ISO 8178) Curva de torque 01/06/

24 Comparativo Tratores MF 6713 R TIER II vs MF 6713 R TIER III Desempenho do motor S R TIER III 6713 R TIER II Torque máx. (N.m) 523,60 491,70 Rotação de torque máx. (rpm) Potência máx. (cv) 127,82 130,79 Rotação de potência máx. (rpm) Reserva de torque (%) 12,6 17,01 Cons horário máx. (L/h) 15,51 15,18 Faixa de utilização Elasticidade 1,42 1,64 Cons. específico mín. (g/cv.h) 59,63 100,06 01/06/

25 Comparativo Tratores MF 6713 R TIER II vs MF 6713 R TIER III Desempenho do motor S R TIER III 6713 R TIER II Torque máx. (N.m) 516,27 541,57 Rotação de torque máx. (rpm) Potência máx. (cv) 124,74 139,59 Rotação de potência máx. (rpm) Reserva de torque (%) 13 13,70 Cons horário máx. (L/h) 13,86 15,62 Faixa de utilização Elasticidade 1,43 1,42 Cons. específico mín. (g/cv.h) 55,30 96,34 01/06/

26 Comparativo Tratores MF 6713 R TIER II vs MF 6713 R TIER III Gases poluentes do motor S10 Gases poluentes* Limites estabelecidos MAR-I Limites máximos obtidos 6713R TIER III 671R TIER II CO (g/kwh) 5,0 0,43 7,86 HC + NOx (g/kwh) 4,0 2,41 2,94 MP (g/kwh) 0,3 0,04 0,33 * Faixa de potência: 75 a 130 kw (102 a 177 cv). 01/06/

27 Comparativo Tratores MF 6713 R TIER II vs MF 6713 R TIER III Gases poluentes do motor S500 Gases poluentes* Limites estabelecidos MAR-I Limites máximos obtidos 6713R TIER III 6713R TIER II CO (g/kwh) 5,0 0,35 6,77 HC + NOx (g/kwh) 4,0 2,25 2,89 MP (g/kwh) 0,3 0,01 0,35 * Faixa de potência: 75 a 130 kw (102 a 177 cv). 01/06/

28 Reunião na sede da Embrapa, 04 de dezembro de Criação de Grupos Temáticos de Trabalho, compreendendo: a. Políticas de Certificação de máquinas agrícolas; b. Boas Práticas em Aplicação de Agrotóxicos e inspeção de pulverizadores; e c. Projetos de Capacitação na área de mecanização agrícola (tratores/pulverizadores). Realização de Seminário sobre Certificação de Máquinas Agrícolas em 2015.

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31 Considerações finais Motores evoluem para o sistema commom rail e injeção eletrônica de combustível. Motores de mesmo volume são configurados de forma diferente para formarem novos modelos. Proporciona mercado de «Chipagem». Na Europa se finaliza a renovação da oferta depois de introduzir nos tratores os motores adaptados às normativas de emissões (Euro 2, 3, 3B e 4. No Brasil se adotam motores com injeção eletrônica para cumprir MAR-1. Sistemas de controle de emissões EGR e SCR se distribuem entre fabricantes e modelos de tratores. Se consolida a oferta de caixas de câmbio automatizadas e das transmissões com câmbios em carga (Power shift) com integração motor-transmissões nos modelos de maior potência. Generalização do protocolo ISO-BUS como elemento de comunicação entre motores e transmissões. Início da oferta de motores com combustíveis alternativos como os gases e o hidrogênio, entre outros. Geração de eletricidade Motor como conversor para periféricos e equipamentos.

32 Obrigado pela atenção!

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